Proklorokok - Prochlorococcus

Proklorokok
SEM of Prochlorococcus marinus pseudo-colored
SEM nın-nin Prochlorococcus marinus (sözde renkli )
bilimsel sınıflandırma Düzenle
Alan adı:Bakteri
Şube:Siyanobakteriler
Sınıf:Cyanophyceae
Sipariş:Synechococcales
Aile:Prochloraceae
Cins:Proklorokok
Chisholm ve diğerleri, 1992
Türler:
P. marinus
Binom adı
Prochlorococcus marinus
Chisholm ve diğerleri, 1992

Proklorokok bir cins çok küçük (0.6µm ) deniz siyanobakteriler alışılmadık bir pigmentasyonla (klorofil a2 ve b2 ). Bu bakteriler, fotosentetik pikoplankton ve muhtemelen en bol olanlardır fotosentetik Dünyadaki organizma. Proklorokok mikroplar başlıca birincil üreticiler okyanusta, fotosentetik üretiminin büyük bir yüzdesinin sorumlusu oksijen.[1][2] Analizi genom dizileri 12 Proklorokok suşlar, 1.100 genin tüm suşlar için ortak olduğunu ve ortalama genom boyutunun yaklaşık 2.000 olduğunu göstermektedir. genler.[1] Tersine, ökaryotik yosun 10.000'den fazla gene sahip.[3]

Keşif

Çok küçük klorofil ile ilgili daha önceki birkaç kayıt olmasına rağmenb- okyanusta siyanobakteriler içeren,[4][5] Proklorokok 1986'da keşfedildi[6] tarafından Sallie W. (Penny) Chisholm of Massachusetts Teknoloji Enstitüsü, Robert J. Olson Woods Hole Oşinografi Kurumu ve diğer ortak çalışanlar Sargasso Denizi kullanma akış sitometrisi. Chisholm, Crafoord Ödülü keşif için 2019'da.[7] İlk kültür Proklorokok 1988'de Sargasso Denizi'nde izole edildi (Gerginlik SS120) ve kısaca başka bir suş elde edildi. Akdeniz (MED suşu). İsim Proklorokok[8] başlangıçta varsayıldığı gerçeğinden kaynaklandı Proklorokok ile ilgiliydi Prokloron ve diğer klorofil-bproklorofitler olarak adlandırılan bakteri içeren, ancak proklorofitlerin birkaç ayrı filogenetik siyanobakteri alt grubundaki gruplar bakteri alan adı.

Tanımlanan cinsin tek türü Prochlorococcus marinus.

Morfoloji

Deniz siyanobakterileri bugüne kadar bilinen en küçük fotosentetik organizmalar; Proklorokok çapı sadece 0,5 ila 0,7 mikrometre olan en küçüğüdür.[9][2] Kokoid şeklindeki hücreler hareketsizdir ve serbesttir. Küçük boyutları ve büyükleri yüzey alanı hacim oranı, besin açısından fakir suda onlara avantaj sağlar. Yine de varsayılmaktadır ki Proklorokok çok az besin gereksinimi vardır.[10] Dahası, Proklorokok kullanıma adapte oldu sülfolipitler Fosfattan yoksun ortamlarda hayatta kalmak için membranlarındaki fosfolipidler yerine.[11] Bu adaptasyon, hayatta kalmak için fosfata bağımlı olan heterotroflarla rekabetten kaçınmalarına izin verir.[11] Tipik, Proklorokok yüzey altı tabakasında veya oligotrofik sularda günde bir kez bölün.[10]

Dağıtım

Proklorokok bol miktarda bulunur öfotik dünyanın tropikal okyanuslarının bölgesi.[12] Muhtemelen dünyadaki en bol cinstir: tek bir mililitre yüzey deniz suyu, 100.000 veya daha fazla hücre içerebilir. Dünya çapında ortalama yıllık bolluk (2,8 ila 3,0)×1027 bireyler[13] (karşılaştırma için, bu yaklaşık olarak bir içindeki atom sayısıdır. ton nın-nin altın ). Proklorokok 40 ° N ile 40 ° G arasında her yerde bulunur ve oligotrofik okyanusların (besin açısından fakir) bölgeleri.[10] Proklorokok çoğunlukla 10-33 ° C sıcaklık aralığında bulunur ve bazı suşlar, düşük ışık (<% 1 yüzey ışığı) ile derinliklerde büyüyebilir.[1] Bu suşlar, HL (Yüksek Işık) ekotipleri olarak bilinen su sütununda daha sığ derinliklerde yer alan suşlara sahip LL (Düşük Işık) ekotipleri olarak bilinir.[14] LL tipi Prochlorococcus, mavi ışığı absorbe etme yeteneklerine yardımcı olan daha yüksek bir klorofil b - klorofil a oranına sahiptir.[15] Mavi ışık, okyanus sularına görünür spektrumun geri kalanından daha derin nüfuz edebilir ve suyun bulanıklığına bağlı olarak> 200 m derinliğe ulaşabilir. Mavi ışığın bu penetrasyon derinliği, LL tipi Prochlorococcus'un fotosentez için kullanma kabiliyetiyle birleştiğinde, LL Prochlorococcus popülasyonlarının 200 m'ye kadar derinliklerde hayatta kalmasını sağlar.[16] Ayrıca, Proklorokok katalaz yeteneklerine sahip heterotrofların varlığında daha fazladır.[17] Proklorokok reaktif oksijen türlerini bozacak mekanizmalara sahip değildir ve onları korumak için heterotroflara güvenir.[17] Bakteri, küresel fotosentetik üretiminin tahmini% 13-48'ini oluşturmaktadır. oksijen ve okyanus tabanının bir bölümünü oluşturur besin zinciri.[18]

Pigmentler

Proklorokok ile yakından ilgilidir Synechococcus, ışık hasadı antenleri fikobilizomlarını içeren başka bir bol fotosentetik siyanobakteri. Ancak, Prochlorochoccus ağırlıklı olarak klorofil a (Chl a2) ve b (Chl b2) divinil türevlerinden oluşan ve monovinil klorofiller ve fikobilizomlar içermeyen benzersiz bir ışık toplama kompleksi kullanacak şekilde gelişmiştir.[19] Proklorokok başlıca fotosentetik pigment olarak Chl a içermeyen bilinen tek vahşi tip oksijenik fototroftur ve α-karoten ile bilinen tek prokaryottur.[20]

Proklorokok düşük ışık (LL) ve yüksek ışık (HL) gruplarının adlandırılmasına yol açan iki farklı niş kaplar,[21] Pigment oranlarında değişiklik gösteren (LL'nin yüksek oranda klorofil b2: a2 ve HL'nin düşük bir b2: a2 oranı vardır), ışık gereksinimleri, nitrojen ve fosfor kullanımı, bakır ve virüs duyarlılığı. Bunlar "ekotipler "sırasına göre ayırt edilebilir ribozomal RNA gen. Yüksek ışığa uyarlanmış türler 25 ila 100 m arasındaki derinliklerde yaşarken, düşük ışığa uyarlanmış türler 80 ila 200 m arasındaki sularda yaşar.[22]

Genetik şifre

Son zamanlarda birkaç suşun genomları Proklorokok sıralandı.[23][24] Fizyolojik ve genetik olarak farklı soylarını ortaya çıkaran on iki tam genom sekanslandı. Prochlorococcus marinus 16S rRNA geninde% 97 benzerdir.[22]

Yüksek ışık ekotipi, bilinen herhangi bir oksijenik fototrofun en küçük genomuna (1,657,990 baz çifti, 1,716 gen) sahiptir, ancak düşük ışıklı tipin genomu çok daha büyüktür (2,410,873 baz çifti, 2,275 gen).[23]

Ekoloji

Prochlorococcus, dünya okyanuslarındaki en küçük deniz fitoplankton / bakteri türlerinden biri olmasına rağmen, önemli sayısı onu okyanusların ve dünyanın fotosentez ve oksijen üretiminin büyük bir kısmından sorumlu kılar.[2] Prochlorococcus'un boyutu (yani yaklaşık 0,5 ila 0,7 mikrometre çapında)[10] ve çeşitli ekotiplerin adaptasyonları, organizmanın tropik sular ve subtropik sular (yaklaşık 40 ° N ila 40 ° S) gibi düşük besleyici sularda bol miktarda büyümesine izin verir;[25] ancak 60 ° kuzey gibi yüksek enlemlerde bulunabilirler, ancak oldukça düşük konsantrasyonlarda bulunabilirler ve bakterilerin okyanuslar üzerindeki dağılımı, soğuk suların onun için ölümcül olabileceğini düşündürmektedir. Bu geniş enlem aralığı, bakterinin 100 ila 150 metre derinliklere kadar hayatta kalma kabiliyetinin yanı sıra, yani yüzey okyanusunun karışım katmanının ortalama derinliği, dünya çapında 3 oktilyon kişiye kadar muazzam sayılara ulaşmasını sağlar.[26][başarısız doğrulama ][açıklama gerekli Ne tür bir "oktilyon"?] Bu muazzam sayı, Prochlorococcus'un küresel ölçekte önemli bir rol oynamasını sağlar. karbon döngüsü ve oksijen üretimi. İle birlikte Synechococcus (prochlorococcus ile bir arada bulunan başka bir siyanobakteri türü) bu siyanobakteriler, deniz karbon fiksasyonunun yaklaşık% 50'sinden sorumludur, bu da onu biyolojik karbon pompası yoluyla önemli bir karbon yutağı haline getirir (yani, organik karbonun yüzey okyanusundan derinlere birkaç yolla transferi) biyolojik, fiziksel ve kimyasal süreçler).[27] Prochlorococcus'un bolluğu, dağılımı ve diğer tüm özellikleri, onu oligotrofik sularda açık okyanus besin ağlarında önemli bir birincil üretici olarak hizmet veren önemli bir organizma haline getirir.

Ayrıca bakınız

Referanslar

  1. ^ a b c Munn, C. Deniz Mikrobiyolojisi: ekoloji ve uygulamalar İkinci Baskı. Garland Bilimi, 2011.
  2. ^ a b c "Görmenin Ucunda Yaşam - Scott Chimileski, Roberto Kolter | Harvard University Press". www.hup.harvard.edu. Alındı 2018-01-26.
  3. ^ Kettler GC, Martiny AC, Huang K, vd. (Aralık 2007). "Prochlorococcus'un Evriminde Gen Kazanımı ve Kaybının Kalıpları ve Etkileri". PLOS Genetiği. 3 (12): e231. doi:10.1371 / dergi.pgen.0030231. PMC  2151091. PMID  18159947.
  4. ^ P.W. Johnson ve J. M. Sieburth (1979). "Denizdeki krookokoid siyanobakteriler: her yerde bulunan ve çeşitli fototrofik biyokütle". Limnoloji ve Oşinografi. 24 (5): 928–935. Bibcode:1979LimOc..24..928J. doi:10.4319 / lo.1979.24.5.0928.
  5. ^ W.W.C. Gieskes ve G.W. Kraay (1983). "Bilinmeyen klorofil a Kuzey Denizi ve tropikal Atlantik Okyanusu'ndaki türevler HPLC analizi ile ortaya çıkarılmıştır ". Limnoloji ve Oşinografi. 28 (4): 757–766. Bibcode:1983LimOc..28..757G. doi:10.4319 / lo.1983.28.4.0757.
  6. ^ S. W. Chisholm; R. J. Olson; E. R. Zettler; J. Waterbury; R. Goericke; N. Welschmeyer (1988). "Yeni bir serbest yaşayan proklorofit, okyanusal öfotik bölgede yüksek hücre konsantrasyonlarında oluşur". Doğa. 334 (6180): 340–343. Bibcode:1988Natur.334..340C. doi:10.1038 / 334340a0. S2CID  4373102.
  7. ^ https://www.crafoordprize.se/press_release/the-crafoord-prize-in-biosciences-2019. Eksik veya boş | title = (Yardım)
  8. ^ Sallie W. Chisholm S.L. Frankel, R. Goericke, R. J. Olson, B. Palenik, J. B. Waterbury, L. West-Johnsrud ve E.R. Zettler (1992). "Prochlorococcus marinus kas. gen. kas. sp .: divinil klorofil a ve b "içeren bir oksifototrofik deniz prokaryotu. Mikrobiyoloji Arşivleri. 157 (3): 297–300. doi:10.1007 / BF00245165. S2CID  32682912.CS1 bakım: birden çok isim: yazarlar listesi (bağlantı)
  9. ^ Biller, Steven J .; Berube, Paul M .; Lindell, Debbie; Chisholm, Sallie W. (1 Aralık 2014). "Prochlorococcus: kolektif çeşitliliğin yapısı ve işlevi" (PDF). Doğa İncelemeleri Mikrobiyoloji. 13 (1): 13–27. doi:10.1038 / nrmicro3378. hdl:1721.1/97151. PMID  25435307. S2CID  18963108.
  10. ^ a b c d Partensky F, Hess WR, Vaulot D (1999). "Prochlorococcus, küresel önemi olan bir deniz fotosentetik prokaryotu". Mikrobiyoloji ve Moleküler Biyoloji İncelemeleri. 63 (1): 106–127. doi:10.1128 / MMBR.63.1.106-127.1999. PMC  98958. PMID  10066832.
  11. ^ a b Van Mooy, B.A. S .; Rocap, G .; Fredricks, H. F .; Evans, C. T .; Devol, A.H. (26 Mayıs 2006). "Sülfolipidler, oligotrofik deniz ortamlarında pikosiyanobakterilerin fosfor talebini önemli ölçüde azaltır". Ulusal Bilimler Akademisi Bildiriler Kitabı. 103 (23): 8607–8612. Bibcode:2006PNAS..103.8607V. doi:10.1073 / pnas.0600540103. PMC  1482627. PMID  16731626.
  12. ^ Chisholm, S.W .; Frankel, S .; Goericke, R .; Olson, R .; Palenik, B .; Waterbury, J .; West-Johnsrud, L .; Zettler, E. (1992). "Prochlorococcus marinus nov. Gen. Nov. Sp .: divinil klorofil a ve b içeren bir oksifototrofik deniz prokaryotu". Mikrobiyoloji Arşivleri. 157 (3): 297–300. doi:10.1007 / bf00245165. S2CID  32682912.
  13. ^ Flombaum, P .; Gallegos, J. L .; Gordillo, R. A .; Rincon, J .; Zabala, L. L .; Jiao, N .; Karl, D. M .; Li, W. K. W .; Lomas, M. W .; Veneziano, D .; Vera, C. S .; Vrugt, J. A .; Martiny, A.C. (2013). "Deniz Siyanobakterileri Prochlorococcus ve Synechococcus'un mevcut ve gelecekteki küresel dağıtımları". Ulusal Bilimler Akademisi Bildiriler Kitabı. 110 (24): 9824–9829. Bibcode:2013PNAS..110.9824F. doi:10.1073 / pnas.1307701110. PMC  3683724. PMID  23703908.
  14. ^ Coleman, M .; Sullivan, M .; Martiny, A .; Steglich, C .; Barry, K .; DeLong, E .; Chisholm, S. (2006). "Genomik adalar ve Prochlorococcus'un ekolojisi ve evrimi". Bilim. 311 (5768): 1768–1770. Bibcode:2006Sci ... 311.1768C. doi:10.1126 / science.1122050. PMID  16556843. S2CID  3196592.
  15. ^ Ralf, G .; Repeta, D. (1992). "Prochlorococcus marinus'un pigmentleri: Bir deniz prokaryotunda divinilklorofil a ve b'nin varlığı". Limnoloji ve Oşinografi. 37 (2): 425–433. Bibcode:1992LimOc..37..425R. doi:10.4319 / lo.1992.37.2.0425.
  16. ^ Zinser, E .; Johnson, Z .; Coe, A .; Karaca, E .; Veneziano, D .; Chisholm, S. (2007). "Atlantik Okyanusu'ndaki Prochlorococcus ekotip dağılımlarına ışık ve sıcaklığın etkisi". Limnoloji ve Oşinografi. 52 (5): 2205–2220. Bibcode:2007LimOc..52.2205Z. doi:10.4319 / lo.2007.52.5.2205.
  17. ^ a b Morris, J. J .; Kirkegaard, R .; Szul, M. J .; Johnson, Z. I .; Zinser, E.R. (23 Mayıs 2008). "Prochlorococcus Kolonilerinin Güçlü Büyümesinin Kolaylaştırılması ve" Yardımcı "Heterotrofik Bakteriler" Tarafından Seyreltilmiş Sıvı Kültürler ". Uygulamalı ve Çevresel Mikrobiyoloji. 74 (14): 4530–4534. doi:10.1128 / AEM.02479-07. PMC  2493173. PMID  18502916.
  18. ^ Johnson, Zachary I .; Zinser, Erik R .; Coe, Allison; McNulty, Nathan P .; Woodward, E. Malcolm S .; Chisholm, Sallie W. (2006). "Okyanus Ölçekli Çevresel Gradyanlar Boyunca Prochlorococcus Ekotipleri arasında Niş Bölümleme". Bilim. 311 (5768): 1737–1740. Bibcode:2006Sci ... 311.1737J. doi:10.1126 / science.1118052. PMID  16556835. S2CID  3549275.
  19. ^ Ting CS, Rocap G, King J, Chisholm S (2002). "Okyanuslarda siyanobakteriyel fotosentez: farklı ışık toplama stratejilerinin kökenleri ve önemi". Mikrobiyolojideki Eğilimler. 10 (3): 134–142. doi:10.1016 / s0966-842x (02) 02319-3. PMID  11864823.
  20. ^ Goericke R, Repeta D (1992). "Prochlorococcus marinus'un pigmentleri: deniz prokaryotunda divinil klorofil a ve b'nin varlığı". Limnoloji ve Oşinografi. 37 (2): 425–433. Bibcode:1992LimOc..37..425R. doi:10.4319 / lo.1992.37.2.0425.
  21. ^ N. J. West ve D. J. Scanlan (1999). "Niş bölümleme Proklorokok Doğu Kuzey Atlantik Okyanusu'ndaki tabakalı bir su sütununda ". Uygulamalı ve Çevresel Mikrobiyoloji. 65 (6): 2585–2591. doi:10.1128 / AEM.65.6.2585-2591.1999. PMC  91382. PMID  10347047.
  22. ^ a b Martiny AC, Tai A, Veneziano D, Primeau F, Chisholm S (2009). "Prochlorococcus'un taksonomik çözünürlüğü, ekotipleri ve biyocoğrafyası". Çevresel Mikrobiyoloji. 11 (4): 823–832. doi:10.1111 / j.1462-2920.2008.01803.x. PMID  19021692.
  23. ^ a b G. Rocap; F. W. Larimer; J. Lamerdin; S. Malfatti; P. Zinciri; N. A. Ahlgren; A. Arellano; M. Coleman; L. Hauser; W. R. Hess; Z. I. Johnson; M. Land; D. Lindell; A. F. Post; W. Regala; M. Shah; S. L. Shaw; C. Steglich; M. B. Sullivan; C. S. Ting; A. Tolonen; E. A. Webb; E. R. Zinser; S. W. Chisholm (2003). "İkide genom ayrışması Proklorokok ekotipler okyanusal niş farklılaşmasını yansıtır " (PDF). Doğa. 424 (6952): 1042–1047. Bibcode:2003Natur.424.1042R. doi:10.1038 / nature01947. PMID  12917642. S2CID  4344597. Arşivlenen orijinal (– Akademik arama) 11 Aralık 2004.
  24. ^ A. Dufresne; M. Salanoubat; F. Partensky; F. Artiguenave; I. M. Axmann; V. Barbe; S. Duprat; M. Y. Galperin; E. V. Koonin; F. Le Gall; K. S. Makarova; M. Ostrowski; S. Öztaş; C. Robert; I. B. Rogozin; D. J. Scanlan; N. Tandeau de Marsac; J. Weissenbach; P. Wincker; Y. I. Wolf; W. R. Hess (2003). "Cyanobacterium Prochlorococcus marinus SS120'nin genom dizisi, neredeyse minimal bir oksifototrofik genom". Ulusal Bilimler Akademisi Bildiriler Kitabı. 100 (17): 10020–10025. Bibcode:2003PNAS..10010020D. doi:10.1073 / pnas.1733211100. PMC  187748. PMID  12917486.
  25. ^ Partensky, Blanchot, Vaulot (1999). "Prochlorococcus ve Synechococcus'un okyanus sularında farklı dağılımı ve ekolojisi: bir inceleme". Bulletin de l'Institut Océanographique. Monako. N °. özel 19 (özel 19).CS1 bakım: birden çok isim: yazarlar listesi (bağlantı)
  26. ^ Zinser, Erik R .; Coe, Allison; Johnson, Zackary I .; Martiny, Adam C .; Fuller, Nicholas J .; Scanlan, David J .; Chisholm, Sallie W. (Ocak 2006). "Geliştirilmiş Kantitatif PCR Yöntemiyle Ortaya Çıkan Kuzey Atlantik Okyanusu'ndaki Prochlorococcus Ekotipi Bollukları †". Uygulamalı ve Çevresel Mikrobiyoloji. 72 (1): 723–732. doi:10.1128 / aem.72.1.723-732.2006. PMC  1352191. PMID  16391112.
  27. ^ Fu, Fei-Xue; Warner, Mark E .; Zhang, Yaohong; Feng, Yuanyuan; Hutchins, David A. (16 Mayıs 2007). "Marine Synechococcus ve Prochlorococcus'ta (Siyanobakteriler) Artan Sıcaklık ve CO2'nin Fotosentez, Büyüme ve Elementel Oranlar Üzerindeki Etkileri". Journal of Phycology. 43 (3): 485–496. doi:10.1111 / j.1529-8817.2007.00355.x. S2CID  53353243.

daha fazla okuma

Dış bağlantılar